Нанодатчики на основе углеродных нанотрубок научились распознавать белки

Исследователи MIT разработали новый метод обнаружения белков с помощью углеродных нанотрубок. Впервые удалось создать синтетические участки распознавания для фибриногена — ключевого белка системы свертывания крови.

Как это работает

Метод Corona Phase Molecular Recognition (CoPhMoRe) использует взаимодействие полимера с поверхностью флуоресцентной однослойной углеродной нанотрубки:

  • Полимер оборачивается вокруг нанотрубки
  • Часть полимера прикрепляется к поверхности, а часть формирует наружную корону (corona)
  • Трехмерная структура короны специфически связывается с целевой молекулой
  • Связывание изменяет флуоресценцию нанотрубки, что позволяет измерить концентрацию белка

Открытие сенсора для фибриногена

Ученые протестировали нанотрубки, обернутые в 20 различных полимеров (ДНК, РНК, полиэтиленгликоль), против 14 белков человеческой крови. Обнаружено специфическое взаимодействие между одной из модифицированных нанотрубок и фибриногеном.

"Химик или биолог не смог бы предсказать заранее, что между фибриногеном и этой коронной фазой должно быть какое-либо сродство. Это действительно новый вид молекулярного распознавания", — говорит профессор Майкл Страно.

Практическое применение

Датчик для фибриногена может:

  • Контролировать свертываемость крови у пациентов, принимающих антикоагулянты
  • Рассчитывать более точные дозировки препаратов
  • Использоваться перед хирургическими операциями
  • Мониторить заживление ран

Преимущества и перспективы

Синтетические системы распознавания более стабильны, чем природные антитела или аптамеры. В 2013 году было показано, что сенсоры на углеродных нанотрубках могут оставаться активными в организме мышей более года.

Исследователи также достигли прогресса в создании сенсора для инсулина и рассматривают возможность обнаружения:

  • Тропонина (маркер повреждения сердца)
  • Белков, ассоциированных с раком
  • Других биомаркеров

"Измеряя терапевтические маркеры в организме человека в реальном времени, мы можем создать более умные системы доставки лекарств, которые высвобождают препараты в точных количествах. Однако измерение этих биомаркеров — первый шаг", — отмечает Страно.